WO2018068877A1 - Device and method for determining the weight of a hydraulic accumulator - Google Patents

Device and method for determining the weight of a hydraulic accumulator Download PDF

Info

Publication number
WO2018068877A1
WO2018068877A1 PCT/EP2017/001042 EP2017001042W WO2018068877A1 WO 2018068877 A1 WO2018068877 A1 WO 2018068877A1 EP 2017001042 W EP2017001042 W EP 2017001042W WO 2018068877 A1 WO2018068877 A1 WO 2018068877A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydraulic accumulator
accumulator
gas
hydraulic
liquid
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/001042
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2018068877A8 (en
Inventor
Peter Kloft
Herbert Baltes
Original Assignee
Hydac Technology Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydac Technology Gmbh filed Critical Hydac Technology Gmbh
Priority to JP2019520001A priority Critical patent/JP6770190B2/en
Priority to EP17761189.4A priority patent/EP3526557B1/en
Priority to US16/341,101 priority patent/US10982992B2/en
Publication of WO2018068877A1 publication Critical patent/WO2018068877A1/en
Publication of WO2018068877A8 publication Critical patent/WO2018068877A8/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G17/00—Apparatus for or methods of weighing material of special form or property
    • G01G17/04—Apparatus for or methods of weighing material of special form or property for weighing fluids, e.g. gases, pastes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0007—Fluidic connecting means
    • G01L19/0023—Fluidic connecting means for flowthrough systems having a flexible pressure transmitting element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G01L9/006—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of metallic strain gauges fixed to an element other than the pressure transmitting diaphragm

Definitions

  • the invention relates to a device for determining the weight of a hydraulic accumulator during its operation within a hydraulic system in which a liquid is introduced under pressure into a pressure vessel at least partially filled with a pressure vessel, compressing the gas and the liquid is stored under pressure in that hydraulic energy is released to the system when it exits the reservoir and in which the weight of the hydraulic accumulator is detected by means of a weighing device which acts on the hydraulic accumulator.
  • the invention further relates to methods for carrying out a weight measurement, preferably using such a device.
  • DE 43 20 383 C2 proposes a device for measuring the actual gas preloading pressure of a gas which can be received in a hydro-pneumatic accumulator, in which a gas-conducting connection exists between the accumulator and a measuring chamber having a fraction of the accumulator volume is produced, which can be shut off by means of a shut-off device, wherein by means of a pressure sensor arranged between the memory and the shut-off device with shut-off connection, the gas pressure in the memory and after opening the connection, the pressure change associated therewith is measurable such that from the pressure value pair thus obtained the actual - Gas biasing pressure can be calculated.
  • the actual gas prestressing pressure can be detected with structurally simple means with only a single measuring process and thus make a statement about the operating state of the accumulator. If the actual gas pretension pressure determined from the measurement is smaller or larger than a desired gas pretension pressure, the reservoir is to be filled or emptied with a predefinable amount of gas on its gas side via a corresponding metering device in order to ensure the operational safety of the hydraulic accumulator.
  • the working or storage gas in the hydraulic accumulator for a measurement process in the connected measuring chamber when flowing inevitably relaxed there are temperature differences between the stored and the gas to be measured, which adversely affects the measurement quality.
  • an ultrasonic test device for a hydraulic accumulator in the form of a piston accumulator which serves to check a predetermined target position of the movable within the storage housing piston as the separating element between the gas and liquid side of the memory.
  • the piston has at least one test object that can be detected by means of the test device, to which a visible marking, which identifies the desired position of the piston, is assigned on the outside of the storage housing.
  • a visible marking which identifies the desired position of the piston
  • a plurality of accumulators can be checked for compliance with a predefinable gas pressure setpoint with only one hand instrument as test device - filling pressure of the storage tank corresponds to its delivery or commissioning.
  • the separating piston of the piston accumulator shifts in the direction of the decreasing gas supply of this accumulator due to the increased volume of liquid entering the accumulator and the piston is outside the aforementioned marking, which is the ultrasonic test device recognizes and thus opens the possibility to refill the memory on its gas side turn until the piston again assumes its predetermined desired position marked on the respective mark on the storage housing to restore the full functioning of the hydraulic accumulator in such a way. Since the indicated test device is to be operated by hand and if necessary to check a large number of hydraulic accumulators, this leads to a high manual testing effort, which is associated with correspondingly high costs.
  • the present invention seeks to provide a device along with methods that can make a statement about the reliability of a hydraulic accumulator with little effort and free of measurement errors.
  • the separating element of the hydraulic accumulator could regularly tear in the form of an elastomeric membrane or a bubble, or the separating piston of a piston accumulator are leaking circumferentially, with the result that in such a failure, the hydraulic accumulator loses its entire amount of gas in the direction of its liquid side, and the liquid completely in the operation of the memory then begins to fill the pressure vessel or the storage enclosure, which the weighing device due to the rapidly increasing weight of the memory, due to the severity of the liquid, with security immediately recognizes.
  • hydraulic accumulators which are used within the framework of emergency functions in machine installations, as they also occur in nuclear power plants, can thus be checked for longer operating periods by means of the weighing device to their required reliability. This represents a high safety margin.
  • the weighing device can be connected to a higher-level control and monitoring electronics, in the Pressure and / or temperature values are also taken into account so that, based on the usual gas equation of state, the determined weights can be recalculated to the precisely introduced quantities of liquid and gas in the respective hydraulic accumulator.
  • the hydraulic accumulator Since the hydraulic accumulator is a self-contained system, it suffices to regularly measure the pressure and / or temperature values on the liquid side of the accumulator, since at least in the long-term operation of the same the pressure and / or temperature values on the gas side of the accumulator at its To adjust the liquid side inevitably.
  • the invention further relates to a method for carrying out a weight measurement, preferably using the device according to the invention, in a hydraulic accumulator for determining the respectively existing gas supply quantity on the gas side of the pressure vessel, in which determined from a reference value as set value, the respective gas supply amount as the actual value is, wherein this is reduced, if at a predetermined operating state of the hydraulic accumulator, the amount of liquid on the liquid side of the pressure vessel increases unintentionally.
  • a pertinent weight measuring method it is also possible to carry out a piston position determination in a piston accumulator in order indirectly to obtain conclusions about the gas supply quantity of the hydraulic accumulator during operation of the same via the determined position of the piston.
  • FIG. 3 and 4 once in perspective view, once in a side view, the weighing device, as used for a bladder memory according to FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a device for determining the weight of a hydraulic accumulator 10 in the form of a piston accumulator 12, in which the respective current weight of the accumulator 10, 12 is detected by means of a weighing device 14, which acts on the hydraulic accumulator 10 ,
  • hydraulic accumulators are also referred to in technical terms as hydraulic accumulator, hydropneumatic accumulator or as accumulator.
  • such hydraulic accumulators are concerned with storing a liquid, in particular in the form of a hydraulic medium, under pressure within the accumulator.
  • a liquid in particular in the form of a hydraulic medium
  • the respective hydraulic accumulator 10 is connected via a not shown in Figures 1 and 2 piping regularly on its underside to a hydraulic circuit or hydraulic system (not shown).
  • the liquid pressure in the reservoir compresses a gas taken up in the hydraulic accumulator, regularly in the form of nitrogen.
  • the storage gas then expands, reducing the pressure on the gas side.
  • the stored gas in the hydraulic accumulator and the hydraulic fluid are usually separated by a separating member, preferably media-tight.
  • a separating member preferably media-tight.
  • different isolators are used.
  • a diaphragm accumulator as a separating member on a membrane
  • a bladder store an elastomeric bladder
  • a piston-type rather a piston and a bellows regularly a metal bellows as a separator or separator on.
  • the actual gas loss depends essentially on the elastomer used in the separation membrane or the storage bubble and the liquid used and the molecular size of the storage gas.
  • Other influencing factors are predetermined by the choice of material and the thickness of the separating element, wherein also pressure differences in the operation of the hydraulic accumulator between the gas and liquid side as well as the number of load cycles during operation and the operating temperature of the hydraulic accumulator play an extremely important role.
  • Piston accumulators can basically lose gas from the gas side of the piston accumulator to its liquid side via the sealing system of the separating piston, which is guided on the inner peripheral side of the accumulator or pressure housing.
  • bellows metal bellows as another type of hydraulic accumulators, however, are practically gas-tight and have no permeation, since the bellows-type metal membranes used regularly for this purpose do not allow gas to pass through even at high temperatures; Only in case of failure, so when tearing of the metal bellows, it comes equally to the inoperability of the memory, which also applies to the respective failure of the separation element for the membrane, bubble and piston accumulator.
  • the formulas of the state change of gases are used, with nitrogen being used regularly as the storage gas for the hydraulic accumulators.
  • ideal gas state changes are often expected, with very high pressures lent to involve real gas behavior.
  • iterative calculations are used, taking into account measured values for pressure, temperature and volume changes.
  • the functionality of the respective hydraulic accumulator is impaired if it has too little storage or storage gas due to losses on its gas side, which is under a predeterminable pressure in the accumulator 10. In this case, the intake of liquid inevitably increases on the liquid side of the hydraulic accumulator 10, which can be detected without further ado via the weighing device 14 for the hydraulic accumulator 10.
  • the weighing device 14 prior to startup of the hydraulic accumulator 10 detect its empty weight, and based on reference values of known functional memories can then specify the ideal filling amount within the hydraulic accumulator 10 to liquid, which is detected by weight of the weighing device 14 and further monitored becomes. Accordingly, one knows very well how much a hydraulic accumulator 10 of a certain type and size has to weigh during operation in order to be functional. Takes now unintentionally in the operation of the memory, the gas supply amount on its gas side, increases due to the cycle, the amount of liquid on its liquid side, and the associated mass or weight gain is detected by the weighing device 14.
  • the respective hydraulic accumulator 10 is impaired as function or recognized as inoperable, with the result that it is refilled on its gas side with gas under predeterminable pressure or equal wholly exchanged for a new memory. Since the weighing device 14 is permanently connected to the hydraulic accumulator 10 and continuously performs measurements, can be so Determine trends via an evaluation and diagnostic unit, not shown, as long as can be expected with the reliability of the memory.
  • a statement about the piston position within the accumulator housing of the piston accumulator 12 can be made via the state detection of liquid and gas reservoir by means of the weighing device 14, which in turn permits statements about the desired inhibition-free movement of the piston as a separating element within the accumulator housing 16.
  • the weighing device 14 has an annular receptacle 18, which surrounds the housing 16 of the hydraulic accumulator 10 at its bottom side 20 so that the pressure vessel of the hydraulic accumulator 10 can be placed on the bottom side and held by the receptacle 18 is.
  • the receptacle 18 thus carries so far the piston accumulator 12 in the manner of a weighing pan.
  • the receptacle 18 is part of the weighing device 14, and the associated measuring device has a load cell 22 with a bending beam 24 and at least one strain gauge (not shown) arranged thereon.
  • These load cells 22 are common and are also referred to in technical terms as platform load cells. These can be obtained, for example, under the trade name PW12C ... from the German company Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH.
  • the respective load cell 22 can also be designed as a double bending beam of metallic material, such as aluminum, preferably with a rectangular cross-section.
  • the measuring device formed so far can be connected for the purpose of visualizing their measurement results to a measured value amplifier of the evaluation electronics, not shown.
  • a suitable measuring amplifier DAD141 .1 can be obtained as an example from Soemer.
  • the annular receptacle 18 consists of a solid metal ring and allows the tubing, not shown, to pass through the ring for connection to the liquid side of the piston accumulator 12. Furthermore, according to the illustration according to FIG. 1, the respective enclosure in the form of the receptacle 18 along with its assignable components for fixing the piston accumulator 12 in the receptacle 18 is fixed on the upper side of the respective weighing cell 22.
  • a weight measurement for a bladder accumulator 26 of conventional design takes place.
  • a bubble memory 26 it is possible for the first time to use reference values for comparison purposes.
  • bare bladder memory preferably on the basis of an empty weight determination by means of the weighing device 14 to arrive at a statement about the filling state of the memory on its gas side, in order to obtain statements about the functionality and reliability of the bubble memory 26.
  • the bladder accumulator 26 is inserted on the bottom side into a receiving ring 28 as part of the receptacle 18 already shown.
  • the receiving ring 28 is formed closed and placed on the top of a slotted embarksetzring 30, which is also part of the receiving part 18 and thus the weighing device 14.
  • Coaxial with the receiving ring 28 and the Aufsetzring 30 extends below these two rings with an axial distance an abutment ring 32 which is slotted according to the Aufsetzring 30.
  • the abutment ring 32 belongs to the weighing device 14 as a whole, and with this, the weighing device 14 is aufcommunrbar together with the bladder accumulator 26 on a bottom, not shown, or other reason.
  • the weighing cell 22 according to the embodiment according to FIGS. 2 to 4 can be obtained under the product name K2A from the German company Wägetechnik Kohn GmbH.
  • the corresponding load cell K2A belongs to the series of so-called double bending beam load cells, whose housing consists of aluminum with a rectangular cross-section.
  • the mentioned strain gauges are arranged on the top and bottom.
  • the measuring columns 34 are in operative connection with the upper strain gauge DMS of the load cell K2A.
  • a weighing device 14 is provided as a measuring device with the components shown in Figures 3 and 4, which allows hydraulic accumulator 10, such as the bladder 26 shown in Fig. 2 by weight or by mass in the respective filling state metrological capture.
  • the illustrated load cells 22 have proven to be particularly suitable to obtain indirectly on the determination of weight of the hydraulic accumulator 10 conclusions about its gas-charge state. This has no equivalent in the prior art.

Abstract

The invention relates to a device for determining the weight of a hydraulic accumulator (10) during the operation thereof in a hydraulic facility, where a pressurised liquid is introduced into a pressure vessel at least partially filled with a gas, said pressurised liquid compressing the gas and being stored in such a way that when it leaves the accumulator (10), hydraulic energy is emitted to the facility, and where the respective current weight of the hydraulic accumulator (10) is detected by means of a weighing device (14) applied to the hydraulic accumulator (10).

Description

Hydac Technology GmbH, Industriegebiet, 66280 Sulzbach/Saar  Hydac Technology GmbH, industrial area, 66280 Sulzbach / Saar
Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen des Gewichts eines Hydrospeichers Apparatus and method for determining the weight of a hydraulic accumulator
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des Gewichts eines Hydrospeichers während seines Betriebes innerhalb einer hydraulischen Anlage, bei dem eine Flüssigkeit unter Druck in einen mit einem Gas zumindest teilweise gefüllten Druckbehälter eingebracht, dabei das Gas kom- primiert und die Flüssigkeit unter Druck derart gespeichert wird, dass bei ihrem Austritt aus dem Speicher hydraulische Energie an die Anlage abgegeben wird und bei dem das Gewicht des Hydrospeichers mittels einer Wägeeinrichtung erfasst wird, die an dem Hydrospeicher angreift. Die Erfindung betrifft des Weiteren Verfahren zum Durchführen einer Gewichts- messung, vorzugsweise unter Einsatz einer solchen Vorrichtung. The invention relates to a device for determining the weight of a hydraulic accumulator during its operation within a hydraulic system in which a liquid is introduced under pressure into a pressure vessel at least partially filled with a pressure vessel, compressing the gas and the liquid is stored under pressure in that hydraulic energy is released to the system when it exits the reservoir and in which the weight of the hydraulic accumulator is detected by means of a weighing device which acts on the hydraulic accumulator. The invention further relates to methods for carrying out a weight measurement, preferably using such a device.
Bei hydropneumatischen Speichern oder Hydrospeichern ist es bisher notwendig gewesen, die Gasvorspannung, die zum bestimmungsgemäßen Betrieb eines derartigen Speichers erforderlich ist, in gewissen zeitlichen Ab- ständen zu kontrollieren, da in der Regel mit Gasverlusten in Abhängigkeit von der Betriebsweise des jeweiligen Hydrospeichers zu rechnen ist. Hierfür kann man die entsprechende Hydraulikanlage auf der sogenannten Flüs- sigkeits- oder Ölseite vollständig drucklos machen, jedenfalls zumindest den Teil der Anlage, an die der jeweilige Hydrospeicher angeschlossen ist, um dann in diesem drucklosen Zustand den Gasvorspannungsdruck des in dem Hydrospeicher befindlichen Gases, meist in Form von Stickstoffgas, zu überprüfen und gegebenenfalls fehlende Mengen auf der Gasseite des Speichers nachzufüllen. Dieser Vorgang ist jedoch zeitintensiv und die Hydro- speicheranlage ist im Zeitraum der dahingehenden Überprüfung nicht betriebsbereit. In the case of hydropneumatic accumulators or hydraulic accumulators, it has heretofore been necessary to control the gas bias, which is required for the intended operation of such a reservoir, at certain time intervals, since as a rule gas losses can be expected depending on the mode of operation of the respective hydraulic accumulator , For this purpose, one can make the corresponding hydraulic system on the so-called liquid or oil side completely depressurized, at least the part of the system to which the respective hydraulic accumulator is connected, then in this unpressurized state, the gas bias pressure of the gas in the hydraulic accumulator, usually in the form of nitrogen gas, too check and, if necessary, refill missing quantities on the gas side of the storage tank. However, this process is time-consuming and the hydraulic accumulator system is not ready for operation in the period of the pending examination.
Um diesen Nachteilen zu begegnen, ist in der DE 43 20 383 C2 eine Vorrichtung zum Messen des Ist-Gasvorspannungsdruckes eines in einem hyd- ropneumatischen Speicher aufnehmbaren Gases vorgeschlagen werden, bei der eine gasführende Verbindung zwischen dem Speicher und einer einen Bruchteil des Speichervolumens aufweisenden Messkammer hergestellt ist, die mittels einer Absperreinrichtung absperrbar ist, wobei mittels eines zwischen dem Speicher und der Absperreinrichtung angeordneten Druckwertaufnehmers bei abgesperrter Verbindung der Gasdruck im Speicher sowie nach dem Öffnen der Verbindung die damit einhergehende Druckänderung derart messbar ist, dass aus dem derart erhaltenen Druckwertepaar der Ist- Gasvorspannungsdruck rechnerisch ermittelt werden kann. Dergestalt lässt sich der Ist-Gasvorspannungsdruck mit konstruktiv einfachen Mitteln mit nur einem einzigen Messvorgang erfassen und mithin eine Aussage über den Betriebszustand des Speichers treffen. Ist der aus der Messung ermittel- te Ist-Gasvorspannungsdruck nämlich kleiner oder größer gegenüber einem Soll-Gasvorspannungsdruck, ist der Speicher mit einer vorgebbaren Gasmenge auf seiner Gasseite über eine entsprechende Dosiervorrichtung zu befüllen bzw. zu entleeren, um die Betriebssicherheit des Hydrospeichers zu gewährleisten. Da sich bei der bekannten Lösung jedoch das Arbeits- oder Vorratsgas im Hydrospeicher für einen Messvorgang in die angeschlossene Messkammer beim Einströmen zwangsläufig entspannt, kommt es zu Temperaturunterschieden zwischen dem bevorrateten und dem zu messenden Gas, was die Messqualität nachteilig beeinflusst. Des Weiteren ist durch die DE 42 27 657 A1 eine Ultraschall- Prüfeinrichtung für einen Hydrospeicher in Form eines Kolbenspeichers bekannt, die der Überprüfung einer vorgebbaren Sollposition des innerhalb des Speichergehäuses verfahrbaren Kolbens als dem Trennelement zwischen Gas- und Flüssigkeitsseite des Speichers dient. Der Kolben weist mindestens einen mittels der Prüfeinrichtung detektierbaren Prüfkörper auf, dem eine sichtbare, die Sollposition des Kolbens kennzeichnende Markierung auf der Außenseite des Speichergehäuses zugeordnet ist. Bezogen auf diese Speichergehäuse-Markierung lässt sich eine für den jeweiligen Prüfkörper am Kolben vorgesehene Ultraschall-Prüfeinrichtung auf das Speicher- oder Druckbehältergehäuse aufsetzen, so dass sich mit nur einer ein- zigen Prüfeinrichtung eine Vielzahl von verschiedenen Speichern einer bestimmten Größenordnung mit derartigen Markierungen überprüfen lassen, was den gerätetechnischen Überprüfungsaufwand in Grenzen hält. In order to counteract these disadvantages, DE 43 20 383 C2 proposes a device for measuring the actual gas preloading pressure of a gas which can be received in a hydro-pneumatic accumulator, in which a gas-conducting connection exists between the accumulator and a measuring chamber having a fraction of the accumulator volume is produced, which can be shut off by means of a shut-off device, wherein by means of a pressure sensor arranged between the memory and the shut-off device with shut-off connection, the gas pressure in the memory and after opening the connection, the pressure change associated therewith is measurable such that from the pressure value pair thus obtained the actual - Gas biasing pressure can be calculated. In this way, the actual gas prestressing pressure can be detected with structurally simple means with only a single measuring process and thus make a statement about the operating state of the accumulator. If the actual gas pretension pressure determined from the measurement is smaller or larger than a desired gas pretension pressure, the reservoir is to be filled or emptied with a predefinable amount of gas on its gas side via a corresponding metering device in order to ensure the operational safety of the hydraulic accumulator. However, since in the known solution, the working or storage gas in the hydraulic accumulator for a measurement process in the connected measuring chamber when flowing inevitably relaxed, there are temperature differences between the stored and the gas to be measured, which adversely affects the measurement quality. Furthermore, by DE 42 27 657 A1 an ultrasonic test device for a hydraulic accumulator in the form of a piston accumulator known, which serves to check a predetermined target position of the movable within the storage housing piston as the separating element between the gas and liquid side of the memory. The piston has at least one test object that can be detected by means of the test device, to which a visible marking, which identifies the desired position of the piston, is assigned on the outside of the storage housing. Based on this memory housing marking, an ultrasound test device provided on the piston for the respective test body can be placed on the reservoir or pressure vessel housing so that a multiplicity of different memories of a certain size can be checked with such markings with only a single test device , which limits the equipment testing effort.
Da die Position des Kolbens innerhalb des Kolbenspeichers gleichgesetzt werden kann mit einer bestimmten vorgebbaren Füllmenge auf der Gasseite des Hydrospeichers lässt sich insoweit mit nur einem Handgerät als Prüfeinrichtung eine Vielzahl von Speichern auf das Einhalten eines vorgebbaren Gasdruck-Sollwerts hin überprüfen, der regelmäßig dem originären Gasvor- fülldruck des Speichers bei seiner Auslieferung oder Inbetriebnahme ent- spricht. Weicht der Gasdruck-Istwert vom Sollwert ab, ist der Istwert insbesondere kleiner als der Sollwert, verschiebt sich der Trennkolben des Kolbenspeichers aufgrund der vermehrt eintretenden Flüssigkeit in Richtung des abnehmenden Gasvorrats dieses Speichers und der Kolben gerät außerhalb der vorbezeichneten Markierung, was die Ultraschall-Prüfeinrichtung erkennt und dergestalt die Möglichkeit eröffnet, den Speicher auf seiner Gasseite wiederum solange nachzufüllen bis der Kolben wieder seine vorgebbare Sollposition gekennzeichnet über die jeweilige Markierung am Speichergehäuse einnimmt, um dergestalt die volle Funktionsfähigkeit des Hydrospeichers wieder herzustellen. Da die aufgezeigte Prüfeinrichtung von Hand zu bedienen ist und gegebenenfalls eine große Anzahl von Hydrospeichern zu überprüfen ist, führt dies zu einem hohen manuellen Prüfaufwand, was mit entsprechend hohen Kosten einhergeht. Since the position of the piston within the piston accumulator can be equated with a certain specifiable fill quantity on the gas side of the hydraulic accumulator, a plurality of accumulators can be checked for compliance with a predefinable gas pressure setpoint with only one hand instrument as test device - filling pressure of the storage tank corresponds to its delivery or commissioning. If the gas pressure actual value deviates from the nominal value, the actual value is in particular smaller than the nominal value, the separating piston of the piston accumulator shifts in the direction of the decreasing gas supply of this accumulator due to the increased volume of liquid entering the accumulator and the piston is outside the aforementioned marking, which is the ultrasonic test device recognizes and thus opens the possibility to refill the memory on its gas side turn until the piston again assumes its predetermined desired position marked on the respective mark on the storage housing to restore the full functioning of the hydraulic accumulator in such a way. Since the indicated test device is to be operated by hand and if necessary to check a large number of hydraulic accumulators, this leads to a high manual testing effort, which is associated with correspondingly high costs.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung nebst Verfahren zu schaffen mit denen sich bei geringem Aufwand und frei von Messfehlern eine Aussage über die Funktionssicherheit eines Hydrospeichers treffen lässt. Based on this prior art, the present invention seeks to provide a device along with methods that can make a statement about the reliability of a hydraulic accumulator with little effort and free of measurement errors.
Eine dahingehende Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit sowie Verfahren gemäß den Merkmalsausgestaltungen nach den Patentansprüchen 9 und 10. Nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 wird mittels einer separaten Wägeeinrichtung, die an dem jeweiligen Hydrospeicher angreift, das Gewicht des Hydrospeichers auch während seines Betriebs innerhalb einer hydraulischen Anlage, an die er angeschlossen ist, vorzugsweise fortlaufend erfasst. Die an dem jeweiligen Hydrospeicher vorzugsweise ständig oder permanent angreifende Wägeeinrichtung kann im Ausgangszustand, bei dem der Hydrospeicher nicht mit einer Flüssigkeit, wie beispielsweise einem Hydraulikmedium, teilweise befüllt ist, dessen Leergewicht feststellen. Hat man das Leergewicht des jeweiligen Hydrospeichers einer bestimmten Größenklasse erfasst, weiß man auch aufgrund von Mess- oder Erfahrungs- werten, wieviel Flüssigkeit ein solcher Speicher aufnehmen kann, um mit einem vorgebbaren Gasvordruck auf der Gasseite des Hydrospeichers derart vorgespannt zu werden, dass er betriebssicher seiner Funktion nachkommt. Bei der dahingehenden Betrachtung kann man auch durchaus auf Referenz-Hydrospeicher zurückgreifen, deren funktionsgemäßes„Betriebs- gewicht" man kennt. Ist der Hydrospeicher nun im Rahmen der hydraulischen Anlage, an die er angeschlossen ist in Betrieb, wird er zumindest langfristig gesehen, auf der Gasseite, beispielsweise durch Permeation oder sonstige Undichtigkeiten auf Seiten des jeweiligen Trennelementes, das die Gasseite von der Flüssigkeitsseite separiert, in Richtung der Flüssigkeitsseite Gas verlieren mit der Folge, dass der Ist-Gasvorspannungsdruck unter den Solldruck sinkt und zwangsläufig dann mehr Flüssigkeit in den Speicher gelangt, was jedoch mit der an den Hydrospeicher angeschlossenen Wägeeinrichtung unmittelbar feststellbar ist. Werden hier vorgebbare, nicht mehr zu tolerierende Masse-Grenzwerte überschritten, ist der jeweilige Hydrospeicher entweder gleich ganz zu tauschen oder auf seiner Gasseite im Rahmen der Wartung nachzufüllen. This object is achieved by a device with the features of claim 1 in its entirety and method according to the feature embodiments according to claims 9 and 10. According to the features of claim 1 by means of a separate weighing device which acts on the respective hydraulic accumulator, the weight of the hydraulic accumulator even during its operation within a hydraulic system to which it is connected, preferably continuously recorded. The preferably permanently or permanently acting on the respective hydraulic accumulator weighing device can in the initial state, in which the hydraulic accumulator is not filled with a liquid, such as a hydraulic medium, partially determine its tare weight. If the empty weight of the respective hydraulic accumulator of a specific size class has been recorded, it is also known on the basis of measurement or empirical values how much liquid such a accumulator can absorb in order to be prestressed with a predefinable gas inlet pressure on the gas side of the hydraulic accumulator in such a way that it is reliable fulfills its function. When considering this, it is also possible to resort to reference hydraulic accumulators, whose functional "operating weight" is known.If the hydraulic accumulator is now in operation within the hydraulic system to which it is connected, it will at least become operational seen in the long term, on the gas side, for example, by permeation or other leaks on the part of the respective separating element that separates the gas side of the liquid side, gas in the direction of the liquid side with the result that the actual gas bias pressure drops below the target pressure and then inevitably more Liquid enters the memory, but this is directly detectable with the weighing device connected to the hydraulic accumulator. If specifiable, no longer tolerable mass limit values are exceeded, the respective hydraulic accumulator must either be replaced immediately or refilled on its gas side as part of the maintenance.
Aufgrund der fortlaufend möglichen Gewichtsmessungen des Speichers lassen sich auch tendenzielle Entwicklungen erkennen, die eine Aussage ermöglichen, wann die Funktionssicherheit des Hydrospeichers nicht mehr gewährleistet ist. Im Extremfall könnte das Trennelement des Hydrospeichers regelmäßig in Form einer elastomeren Membran oder einer Speicherblase einreißen, oder der Trennkolben eines Kolbenspeichers umfangsseitig undicht werden, mit der Folge, dass in einem derartigen Versagensfall der Hydrospeicher seine gesamte Gasmenge in Richtung seiner Flüssigkeitsseite verliert, und die Flüssigkeit vollständig im Betrieb des Speichers dann den Druckbehälter oder das Speichergehäuse auszufüllen beginnt, was die Wägeeinrichtung aufgrund des rasch ansteigenden Gewichtes des Speichers, bedingt durch die Schwere der Flüssigkeit, mit Sicherheit unmittelbar erkennt. Insbesondere Hydrospeicher, die im Rahmen von Notfunktionen bei Maschinenanlagen, wie sie auch in Kernkraftwerken vorkommen, eingesetzt sind, lassen sich dergestalt auch über längere Betriebszeiträume mittels der Wägeeinrichtung auf ihre geforderte Funktionssicherheit hin überprüfen. Dies stellt einen hohen Sicherheitsgewinn dar. Für besonders genaue Messungen lässt sich die Wägeeinrichtung an eine übergeordnete Steuer- und Überwachungselektronik anschließen, in die auch Druck- und/oder Temperaturwerte mit eingehen, so dass sich ausgehend von den üblichen Gas-Zustandsgleichungen die ermittelten Gewichte auf die exakt eingebrachten Flüssigkeits- und Gasmengen im jeweiligen Hydrospeicher rückrechnen lassen. Da der Hydrospeicher ein an sich ge- schlossenes System darstellt, genügt es regelmäßig die Druck- und/oder Temperaturwerte auf der Flüssigkeitsseite des Speichers abzugreifen, da zumindest im langfristigen Betrieb desselben sich die Druck- und/oder Temperaturwerte auf der Gasseite des Speichers an dessen Flüssigkeitsseite zwangsläufig anpassen. Due to the continuously possible weight measurements of the memory, trends can also be discerned which make it possible to determine when the functional safety of the hydraulic accumulator is no longer guaranteed. In extreme cases, the separating element of the hydraulic accumulator could regularly tear in the form of an elastomeric membrane or a bubble, or the separating piston of a piston accumulator are leaking circumferentially, with the result that in such a failure, the hydraulic accumulator loses its entire amount of gas in the direction of its liquid side, and the liquid completely in the operation of the memory then begins to fill the pressure vessel or the storage enclosure, which the weighing device due to the rapidly increasing weight of the memory, due to the severity of the liquid, with security immediately recognizes. In particular, hydraulic accumulators, which are used within the framework of emergency functions in machine installations, as they also occur in nuclear power plants, can thus be checked for longer operating periods by means of the weighing device to their required reliability. This represents a high safety margin. For particularly accurate measurements, the weighing device can be connected to a higher-level control and monitoring electronics, in the Pressure and / or temperature values are also taken into account so that, based on the usual gas equation of state, the determined weights can be recalculated to the precisely introduced quantities of liquid and gas in the respective hydraulic accumulator. Since the hydraulic accumulator is a self-contained system, it suffices to regularly measure the pressure and / or temperature values on the liquid side of the accumulator, since at least in the long-term operation of the same the pressure and / or temperature values on the gas side of the accumulator at its To adjust the liquid side inevitably.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Durchführen einer Gewichtsmessung, vorzugsweise unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei einem Hydrospeicher zum Feststellen der jeweils vorhandenen Gasvorratsmenge auf der Gasseite des Druckbehälters, bei dem ausge- hend von einem Referenzwert als Sollwert die jeweilige Gasvorratsmenge als Istwert festgestellt wird, wobei sich diese verringert, wenn bei einem vorgebbaren Betriebszustand des Hydrospeichers sich die Flüssigkeitsmenge auf der Flüssigkeitsseite des Druckbehälters ungewollt erhöht. Mit einem dahingehenden Gewichtsmessverfahren lässt sich auch eine Kolbenpositionsbestimmung bei einem Kolbenspeicher durchführen, um dergestalt über die ermittelte Position des Kolbens indirekt wieder Rückschlüsse auf die Gasvorratsmenge des Hydrospeichers im Betrieb desselben zu erhalten. The invention further relates to a method for carrying out a weight measurement, preferably using the device according to the invention, in a hydraulic accumulator for determining the respectively existing gas supply quantity on the gas side of the pressure vessel, in which determined from a reference value as set value, the respective gas supply amount as the actual value is, wherein this is reduced, if at a predetermined operating state of the hydraulic accumulator, the amount of liquid on the liquid side of the pressure vessel increases unintentionally. With a pertinent weight measuring method, it is also possible to carry out a piston position determination in a piston accumulator in order indirectly to obtain conclusions about the gas supply quantity of the hydraulic accumulator during operation of the same via the determined position of the piston.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen des Gewichts eines Hydrospeichers anhand von Ausführungsbeispielen nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die Fig. 1 und 2 eine perspektivische Ansicht auf einen Kolbenspeicher bzw. einen Blasenspeicher nebst jeweils zugehöriger Wägeeinrichtung; In the following, the device according to the invention for determining the weight of a hydraulic accumulator will be explained in more detail on the basis of exemplary embodiments according to the drawing. This show in principle and not to scale representation of the Figures 1 and 2 is a perspective view of a piston accumulator or a bladder accumulator together with each associated weighing device.
Fig. 3 und 4 einmal in perspektivischer Ansicht, einmal in einer Seitendar- Stellung die Wägeeinrichtung, wie sie für einen Blasenspeicher nach der Fig. 2 benutzt ist.  Fig. 3 and 4 once in perspective view, once in a side view, the weighing device, as used for a bladder memory according to FIG. 2.
Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Bestimmen des Gewichts eines Hyd- rospeichers 10 in Form eines Kolbenspeichers 12, bei dem das jeweils ak- tuelle Gewicht des Speichers 10, 12 mittels einer Wägeeinrichtung 14 er- fasst wird, die an dem Hydrospeicher 10 angreift. 1 shows a device for determining the weight of a hydraulic accumulator 10 in the form of a piston accumulator 12, in which the respective current weight of the accumulator 10, 12 is detected by means of a weighing device 14, which acts on the hydraulic accumulator 10 ,
Solche Hydrospeicher werden fachsprachlich auch als Hydraulikspeicher, hydropneumatischer Speicher oder auch als Akkumulator bezeichnet. Such hydraulic accumulators are also referred to in technical terms as hydraulic accumulator, hydropneumatic accumulator or as accumulator.
Grundsätzlich geht es bei solchen Hydrospeichern darum, eine Flüssigkeit, insbesondere in Form eines Hydraulikmediums, unter Druck innerhalb des Speichers abzuspeichern. Beim erneuten Entladen der Flüssigkeit des Speichers unter dem Druck des vorgespannten Gases in einen hydraulischen Kreislauf einer hydraulischen Anlage kann dann die gespeicherte, hydrauli- sehe Energie abgegeben werden. Hierfür ist der jeweilige Hydrospeicher 10 über eine in den Figuren 1 und 2 nicht näher dargestellte Verrohrung regelmäßig auf seiner Unterseite an einen Hydraulikkreis oder Hydraulikanlage (nicht dargestellt) angeschlossen. Der Flüssigkeitsdruck im Speicher komprimiert ein in dem Hydrospeicher aufgenommenes Gas, regelmäßig in Form von Stickstoff. Bei der bereits angesprochenen Volumenentnahme dehnt sich das Speichergas dann aus, wobei sich der Druck auf der Gasseite reduziert. Das bevorratete Gas im Hydrospeicher und die Hydraulikflüssigkeit werden meist durch ein Trennglied, vorzugsweise mediendicht, voneinander separiert. Je nach Bauart des Speichers kommen unterschiedliche Trennglieder zum Einsatz. So weist ein Membranspeicher als Trennglied eine Membran auf; ein Blasenspeicher eine Elastomerblase; ein Kolbenspei- eher einen Kolben und ein Balgspeicher regelmäßig einen Metallbalg als Trennglied oder Trennelement auf. Mittels des Trenngliedes oder Trennelementes soll die Trennung des Gases von der Flüssigkeit auch über längere Einsatzdauem des jeweiligen Hydrospeichers gewährleistet werden, wo- bei grundsätzlich ein Entweichen des Gases über das Trennelement auf die Flüssigkeitsseite des Speichers sich nicht vermeiden lässt. Basically, such hydraulic accumulators are concerned with storing a liquid, in particular in the form of a hydraulic medium, under pressure within the accumulator. When re-discharging the liquid of the memory under the pressure of the prestressed gas in a hydraulic circuit of a hydraulic system then the stored, see hydraulic energy can be discharged. For this purpose, the respective hydraulic accumulator 10 is connected via a not shown in Figures 1 and 2 piping regularly on its underside to a hydraulic circuit or hydraulic system (not shown). The liquid pressure in the reservoir compresses a gas taken up in the hydraulic accumulator, regularly in the form of nitrogen. In the already mentioned volume removal, the storage gas then expands, reducing the pressure on the gas side. The stored gas in the hydraulic accumulator and the hydraulic fluid are usually separated by a separating member, preferably media-tight. Depending on the design of the memory, different isolators are used. Thus, a diaphragm accumulator as a separating member on a membrane; a bladder store an elastomeric bladder; a piston-type rather a piston and a bellows regularly a metal bellows as a separator or separator on. By means of the separating member or separating element, the separation of the gas from the liquid is to be ensured even over prolonged periods of use of the respective hydraulic accumulator, whereby in principle an escape of the gas via the separating element to the liquid side of the accumulator can not be avoided.
So ist der tatsächliche Gasverlust im Wesentlichen vom verwendeten Elastomer der Trennmembran oder der Speicherblase sowie der eingesetz- ten Flüssigkeit und der Molekülgröße des Speichergases abhängig. Weitere Einflussgrößen sind durch die Auswahl des Materials und der Dicke des Trennelements vorgegeben, wobei auch Druckunterschiede im Betrieb des Hydrospeichers zwischen Gas- und Flüssigkeitsseite sowie die Lastwechselzahl im Betrieb und die Einsatztemperatur des Hydrospeichers eine durch- aus wichtige Rolle spielen. Kolbenspeicher können grundsätzlich über das Dichtsystem des Trennkolbens, der auf der Innenumfangsseite des Speicheroder Druckgehäuses geführt ist, Gas von der Gasseite des Kolbenspeichers auf dessen Flüssigkeitsseite verlieren. Die angesprochenen Metallbalgspeicher als eine weitere Art von Hydrospeichern sind hingegen praktisch gas- dicht und haben keine Permeation, da die regelmäßig hierfür eingesetzten balgartigen Metallmembranen auch bei hohen Temperaturen kein Gas durchlassen; allein im Versagensfall, also bei Durchreißen des Metallbalgs, kommt es gleichermaßen zur Funktionsunfähigkeit des Speichers, was auch im jeweiligen Versagensfall des Trennelementes für den Membran-, Blasen- sowie Kolbenspeicher gilt. Thus, the actual gas loss depends essentially on the elastomer used in the separation membrane or the storage bubble and the liquid used and the molecular size of the storage gas. Other influencing factors are predetermined by the choice of material and the thickness of the separating element, wherein also pressure differences in the operation of the hydraulic accumulator between the gas and liquid side as well as the number of load cycles during operation and the operating temperature of the hydraulic accumulator play an extremely important role. Piston accumulators can basically lose gas from the gas side of the piston accumulator to its liquid side via the sealing system of the separating piston, which is guided on the inner peripheral side of the accumulator or pressure housing. The mentioned bellows metal bellows as another type of hydraulic accumulators, however, are practically gas-tight and have no permeation, since the bellows-type metal membranes used regularly for this purpose do not allow gas to pass through even at high temperatures; Only in case of failure, so when tearing of the metal bellows, it comes equally to the inoperability of the memory, which also applies to the respective failure of the separation element for the membrane, bubble and piston accumulator.
Zur Auslegung des jeweiligen Hydrospeichers wird auf die Formeln der Zustandsänderung von Gasen zurückgegriffen, wobei als Speichergas für die Hydrospeicher regelmäßig Stickstoff eingesetzt wird. Bei der Berech- nung und bei der Auslegung der Speicher wird oft mit idealen Gaszustandsänderungen gerechnet, wobei bei sehr hohen Drücken man das diesbezüg- lieh reale Gasverhalten einzubeziehen hat. Ferner kommen iterative Rechnungen zum Einsatz unter Einbezug von gemessenen Werten für Druck-, Temperatur- und Volumenänderung. Wie bereits dargelegt, ist die Funktionsfähigkeit des jeweiligen Hydrospeichers dann beeinträchtigt, wenn er aufgrund von Verlusten auf seiner Gasseite über zu wenig Vorrats- oder Speichergas verfügt, das unter einem vorgebbaren Druck im Speicher 10 steht. Im dahingehenden Fall nimmt auf der Flüssigkeitsseite des Hydrospeichers 10 die Aufnahme an Flüssigkeit zwangsläufig zu, was sich ohne Weiteres über die Wägeeinrichtung 14 für den Hydrospeicher 10 erfassen lässt. For the design of the respective hydraulic accumulator, the formulas of the state change of gases are used, with nitrogen being used regularly as the storage gas for the hydraulic accumulators. When calculating and designing the reservoirs, ideal gas state changes are often expected, with very high pressures lent to involve real gas behavior. Furthermore, iterative calculations are used, taking into account measured values for pressure, temperature and volume changes. As already stated, the functionality of the respective hydraulic accumulator is impaired if it has too little storage or storage gas due to losses on its gas side, which is under a predeterminable pressure in the accumulator 10. In this case, the intake of liquid inevitably increases on the liquid side of the hydraulic accumulator 10, which can be detected without further ado via the weighing device 14 for the hydraulic accumulator 10.
So kann man beispielsweise mittels der Wägeeinrichtung 14 vor Inbetriebnahme des Hydrospeichers 10 dessen Leergewicht erfassen, und ausgehend von Referenzwerten von bekannten funktionsfähigen Speichern lässt sich dann die ideale Füllmenge innerhalb des Hydrospeichers 10 an Flüssigkeit vorgeben, die gewichtsmäßig von der Wägeeinrichtung 14 erfasst ist und weiter überwacht wird. Man weiß demgemäß sehr genau, wieviel ein Hydrospeicher 10 einer bestimmten Bauart und Baugröße im Betrieb zu wiegen hat, um funktionsfähig zu sein. Nimmt nun ungewollt im Betrieb des Speichers die Gasvorrats menge auf seiner Gasseite ab, erhöht sich entsprechend zyklusbedingt die Flüssigkeitsmenge auf seiner Flüssigkeitsseite, und die damit verbundene Massen- oder Gewichtszunahme wird von der Wägeeinrichtung 14 erfasst. Bei Überschreiten vorgebbarer Grenzwerte wird dann der jeweilige Hydrospeicher 10 als in der Funktion beeinträchtigt oder als funktionsunfähig erkannt mit der Folge, dass er auf seiner Gasseite mit Gas unter vorgebbaren Druck nachgefüllt wird oder gleich ganz gegen einen neuen Speicher getauscht wird. Da die Wägeeinrichtung 14 permanent an den Hydrospeicher 10 angeschlossen ist und fortlaufend Messungen vornimmt, lassen sich dergestalt über eine nicht näher dargestellte Auswerte- und Diagnoseeinheit auch Tendenzen feststellen, wie lange noch mit der Funktionssicherheit des Speichers gerechnet werden kann. Kommt es zum Versagen des jeweiligen Trennelementes, hier in Form des Trennkolbens für den Kolbenspeicher 12, wird dies unmittelbar durch die Wägeeinrichtung 14 festgestellt, da dann sehr rasch sich der gesamte Hydrospeicher 10 mit Flüssigkeit füllt, wobei der stark ansteigende Flüssigkeitseintrag von der Wägeeinrichtung 14 nebst angeschlossener Auswerteelektronik als Versagen des Hydrospeichers 10 interpretiert wird, was den Einsatz solcher Wägeeinrichtungen 14 auch für solche Hydrospeicher 10 besonders sinnvoll werden lässt, wenn sie bei Maschinenanlagen, wie sie beispielsweise im Kraftwerksbereich vorkommen, deren Sicherheit im Versagensfall gewährleisten sollen, indem sie deren Funktion auch im Störfall gewährleisten. Indirekt lässt sich über die Zustandserfassung von Flüssigkeits- und Gasvorrat mittels der Wägeeinrichtung 14 auch eine Aussage über die Kolbenposition innerhalb des Speichergehäuses des Kolbenspeichers 12 treffen, was wiederum Aussagen zulässt über die gewünscht hemmnisfreie Bewegung des Kolbens als Trennelement innerhalb des Speichergehäuses 16. Thus, for example, by means of the weighing device 14 prior to startup of the hydraulic accumulator 10 detect its empty weight, and based on reference values of known functional memories can then specify the ideal filling amount within the hydraulic accumulator 10 to liquid, which is detected by weight of the weighing device 14 and further monitored becomes. Accordingly, one knows very well how much a hydraulic accumulator 10 of a certain type and size has to weigh during operation in order to be functional. Takes now unintentionally in the operation of the memory, the gas supply amount on its gas side, increases due to the cycle, the amount of liquid on its liquid side, and the associated mass or weight gain is detected by the weighing device 14. If predetermined limits are exceeded then the respective hydraulic accumulator 10 is impaired as function or recognized as inoperable, with the result that it is refilled on its gas side with gas under predeterminable pressure or equal wholly exchanged for a new memory. Since the weighing device 14 is permanently connected to the hydraulic accumulator 10 and continuously performs measurements, can be so Determine trends via an evaluation and diagnostic unit, not shown, as long as can be expected with the reliability of the memory. If it comes to the failure of the respective separation element, here in the form of the separating piston for the piston accumulator 12, this is determined directly by the weighing device 14, since then very quickly, the entire hydraulic accumulator 10 fills with liquid, wherein the sharply rising liquid entry of the weighing device 14 connected evaluation electronics is interpreted as a failure of the hydraulic accumulator 10, which makes the use of such weighing devices 14 particularly useful for such hydraulic accumulator 10, if they occur in machinery such as those in power plants, to ensure their safety in case of failure by their function also in case of failure. Indirectly, a statement about the piston position within the accumulator housing of the piston accumulator 12 can be made via the state detection of liquid and gas reservoir by means of the weighing device 14, which in turn permits statements about the desired inhibition-free movement of the piston as a separating element within the accumulator housing 16.
Die nicht dargestellte Verrohrung der hydraulischen Anlage, an die die Hydrospeicher 10 auf ihrer Flüssigkeitsseite regelmäßig mit ihrer Bodenseite angeschlossen sind, beeinträchtigen die Gewichtsmessung mittels der Wägeeinrichtung 14 nur sehr indirekt, da die dahingehende Verrohrung bau- artbedingt grundsätzlich nachgiebig ist, und der dahingehende Ge- wichtseinfluss kann über die Auswerteelektronik, an die die Wägeeinrichtung 14 angeschlossen ist, entsprechend herausgerechnet werden. Fehlmessungen betreffend die jeweilige Betriebssituation des Hydrospeichers 10 sind somit ausgeschlossen. Gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 weist die Wägeeinrichtung 14 eine kreisringförmige Aufnahme 18 auf, die das Gehäuse 16 des Hydrospeichers 10 an dessen Bodenseite 20 anliegend umfasst, so dass insoweit der Druckbehälter des Hydrospeichers 10 bodenseitig aufsetzbar und durch die Auf- nähme 18 gehalten ist. Die Aufnahme 18 trägt also insoweit den Kolbenspeicher 12 in der Art einer Waagschale. Die Aufnahme 18 ist Teil der Wägeeinrichtung 14, und die zugeordnete Messeinrichtung verfügt über eine Wägezelle 22 mit einem Biegebalken 24 und mindestens einem darauf angeordneten Dehnmessstreifen (nicht dargestellt). Dahingehende Wägezellen 22 sind üblich und werden fachsprachlich auch als Plattform-Wägezellen bezeichnet. Diese lassen sich beispielsweise unter der Handelsbezeichnung PW12C... von der deutschen Firma Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH beziehen. Die jeweilige Wägezelle 22 kann auch als Doppelbiegebalken aus metallischem Werkstoff, wie Aluminium, mit vorzugsweise rechtecki- gern Querschnitt konzipiert sein. Ferner kann die insoweit gebildete Messeinrichtung zwecks Visualisierung ihrer Messergebnisse an einen Messwertverstärker der nicht näher dargestellten Auswerteelektronik angeschlossen sein. Ein geeigneter Messverstärker DAD141 .1 ist beispielhaft von der Firma Soemer zu erhalten. The piping, not shown, of the hydraulic system, to which the hydraulic accumulators 10 are regularly connected on their liquid side with their bottom side, affect the weight measurement by means of the weighing device 14 only very indirectly, since the pertinent piping is fundamentally yielding due to the type of construction, and the pertinent The influence of weight can be calculated out accordingly via the evaluation electronics to which the weighing device 14 is connected. Incorrect measurements relating to the respective operating situation of the hydraulic accumulator 10 are thus excluded. According to the illustration according to FIG. 1, the weighing device 14 has an annular receptacle 18, which surrounds the housing 16 of the hydraulic accumulator 10 at its bottom side 20 so that the pressure vessel of the hydraulic accumulator 10 can be placed on the bottom side and held by the receptacle 18 is. The receptacle 18 thus carries so far the piston accumulator 12 in the manner of a weighing pan. The receptacle 18 is part of the weighing device 14, and the associated measuring device has a load cell 22 with a bending beam 24 and at least one strain gauge (not shown) arranged thereon. These load cells 22 are common and are also referred to in technical terms as platform load cells. These can be obtained, for example, under the trade name PW12C ... from the German company Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH. The respective load cell 22 can also be designed as a double bending beam of metallic material, such as aluminum, preferably with a rectangular cross-section. Furthermore, the measuring device formed so far can be connected for the purpose of visualizing their measurement results to a measured value amplifier of the evaluation electronics, not shown. A suitable measuring amplifier DAD141 .1 can be obtained as an example from Soemer.
Die ringförmige Aufnahme 18 besteht aus einem massiven Metallring und ermöglicht der nicht näher dargestellten Verrohrung, den Ring für einen Anschluss auf der Flüssigkeitsseite des Kolbenspeichers 12 zu durchgreifen. Ferner ist gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 auf der Oberseite der je- weiligen Wägezelle 22 die jeweilige Umfassung in Form der Aufnahme 18 nebst ihren zuordenbaren Komponenten für das Festlegen des Kolbenspeichers 12 in der Aufnahme 18 festgelegt. The annular receptacle 18 consists of a solid metal ring and allows the tubing, not shown, to pass through the ring for connection to the liquid side of the piston accumulator 12. Furthermore, according to the illustration according to FIG. 1, the respective enclosure in the form of the receptacle 18 along with its assignable components for fixing the piston accumulator 12 in the receptacle 18 is fixed on the upper side of the respective weighing cell 22.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 findet eine Gewichtsmessung für einen Blasenspeicher 26 üblicher Bauart statt. Für einen Blasenspeicher 26 ist es erstmalig möglich, unter Beiziehen von Referenzwerten für vergleich- bare Blasenspeicher vorzugsweise ausgehend von einer Leergewichtsermittlung mittels der Wägeeinrichtung 14 zu einer Aussage über den Befüllungs- zustand des Speichers auf seiner Gasseite zu gelangen, um dergestalt Aussagen über die Funktionsfähigkeit und die Funktionssicherheit des Blasen- Speichers 26 zu erhalten. In the embodiment according to FIG. 2, a weight measurement for a bladder accumulator 26 of conventional design takes place. For a bubble memory 26, it is possible for the first time to use reference values for comparison purposes. bare bladder memory preferably on the basis of an empty weight determination by means of the weighing device 14 to arrive at a statement about the filling state of the memory on its gas side, in order to obtain statements about the functionality and reliability of the bubble memory 26.
Hierfür ist der Blasenspeicher 26 bodenseitig in einen Aufnahmering 28 als Teil der bereits aufgezeigten Aufnahme 18 eingesetzt. Wie insbesondere die Fig. 3 zeigt, ist der dahingehende Aufnahmering 28 geschlossen ausge- bildet und auf der Oberseite auf einen geschlitzten Aufsetzring 30 aufgesetzt, der ebenso Bestandteil des Aufnahmeteils 18 und mithin der Wägeeinrichtung 14 ist. Koaxial zu dem Aufnahmering 28 und dem Aufsetzring 30 erstreckt sich unterhalb dieser beiden Ringe mit einem axialen Abstand ein Anlagering 32, der entsprechend zu dem Aufsetzring 30 geschlitzt ist. Auch der Anlagering 32 gehört zu der Wägeeinrichtung 14 als Ganzes, und mit diesem ist die Wägeeinrichtung 14 auf einem nicht näher dargestellten Boden oder sonstigen Grund zusammen mit dem Blasenspeicher 26 aufständerbar. Auf der oberen Kreisringfläche des Anlageringes 32 sind mit dem Anlagering 32 fest verbunden wiederum drei Wägezellen 22 angeord- net, die auf ihrer Oberseite jeweils eine Messsäule 34 tragen, die mit ihrem oberen freien Ende an der Unterseite des Aufsetzringes 30 angreifen. For this purpose, the bladder accumulator 26 is inserted on the bottom side into a receiving ring 28 as part of the receptacle 18 already shown. As shown particularly in FIG. 3, the receiving ring 28 is formed closed and placed on the top of a slotted Aufsetzring 30, which is also part of the receiving part 18 and thus the weighing device 14. Coaxial with the receiving ring 28 and the Aufsetzring 30 extends below these two rings with an axial distance an abutment ring 32 which is slotted according to the Aufsetzring 30. Also, the abutment ring 32 belongs to the weighing device 14 as a whole, and with this, the weighing device 14 is aufständerbar together with the bladder accumulator 26 on a bottom, not shown, or other reason. On the upper annular surface of the Anlageringes 32 are fixedly connected to the Anlagering 32 again three load cells 22 arranged net, each carrying a measuring column 34 on its upper side, which engage with its upper free end on the underside of the Aufsetzringes 30.
Die Wägezelle 22 gemäß der Ausgestaltung nach den Figuren 2 bis 4 ist unter der Produktbezeichnung K2A bei der deutschen Firma Wägetechnik Kohn GmbH zu erhalten. Die dahingehende Wägezelle K2A gehört zu der Baureihe der sogenannten Doppelbiegebalken-Wägezellen, deren Gehäuse aus Aluminium mit rechteckigem Querschnitt besteht. Die angesprochenen Dehnungsmessstreifen sind dabei auf der Ober- und Unterseite angeordnet. Insoweit stehen die Messsäulen 34 in Wirkverbindung mit dem oberen Dehnungsmessstreifen DMS der Wägezelle K2A. Insofern ist mit den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Komponenten insgesamt eine Wägeeinrichtung 14 als Messeinrichtung geschaffen, die es erlaubt, Hydrospeicher 10, wie beispielsweise den in Fig. 2 dargestellten Blasenspeicher 26 vom Gewicht respektive von der Masse her im jeweili- gen Befüllungszustand messtechnisch zu erfassen. Dabei haben sich die aufgezeigten Wägezellen 22 als besonders geeignet erwiesen, indirekt über die Gewichtsbestimmung des Hydrospeichers 10 Rückschlüsse auf seinen Gas-Ladungszustand zu erhalten. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik. The weighing cell 22 according to the embodiment according to FIGS. 2 to 4 can be obtained under the product name K2A from the German company Wägetechnik Kohn GmbH. The corresponding load cell K2A belongs to the series of so-called double bending beam load cells, whose housing consists of aluminum with a rectangular cross-section. The mentioned strain gauges are arranged on the top and bottom. In that regard, the measuring columns 34 are in operative connection with the upper strain gauge DMS of the load cell K2A. In this respect, a weighing device 14 is provided as a measuring device with the components shown in Figures 3 and 4, which allows hydraulic accumulator 10, such as the bladder 26 shown in Fig. 2 by weight or by mass in the respective filling state metrological capture. In this case, the illustrated load cells 22 have proven to be particularly suitable to obtain indirectly on the determination of weight of the hydraulic accumulator 10 conclusions about its gas-charge state. This has no equivalent in the prior art.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P a n t a n s p r e c h e
Vorrichtung zum Bestimmen des Gewichts eines Hydrospeichers (10) während seines Betriebs innerhalb einer hydraulischen Anlage, bei dem eine Flüssigkeit unter Druck in einen mit einem Gas zumindest teilweise gefüllten Druckbehälter eingebracht, dabei das Gas komprimiert und die Flüssigkeit unter Druck derart gespeichert wird, dass bei ihrem Austritt aus dem Speicher (10) hydraulische Energie an die Anlage abgegeben wird und bei dem das jeweils aktuelle Gewicht des Hydrospeichers (10) mittels einer Wägeeinrichtung (14) erfasst wird, die an dem Hydrospeicher (10) angreift. Device for determining the weight of a hydraulic accumulator (10) during its operation within a hydraulic system, in which a liquid is introduced under pressure into a pressure vessel at least partially filled with a pressure vessel, thereby compressing the gas and the liquid is stored under pressure such that at their output from the memory (10) hydraulic energy is delivered to the system and in which the respective current weight of the hydraulic accumulator (10) by means of a weighing device (14) is detected, which acts on the hydraulic accumulator (10).
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wägeeinrichtung (14) eine Aufnahme (18) aufweist, die das Gehäuse (16) des Hydrospeichers (10) zumindest teilweise umfasst oder auf die der Hydrospeicher (10) bodenseitig aufsetzbar ist und dass die Aufnahme (18) mit einer Messeinrichtung für die Gewichtskraftermittlung des Hydrospeichers (10) zusammenwirkt. Apparatus according to claim 1, characterized in that the weighing device (14) has a receptacle (18) which at least partially encloses the housing (16) of the hydraulic accumulator (10) or on which the hydraulic accumulator (10) can be placed on the bottom side and in that the receptacle (18) cooperates with a measuring device for determining the weight of the hydraulic accumulator (10).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung über mindestens eine Wägezelle (22) verfügt mit einem Biegebalken (24) und mindestens einem darauf angeordneten Dehnmessstreifen. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring device has at least one load cell (22) with a bending beam (24) and at least one strain gauge arranged thereon.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung zwecks Visualisierung ihrer Messergebnisse an einen Messwertverstärker angeschlossen ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device is connected to a measured value amplifier for the purpose of visualizing its measurement results.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wägezelle (22) als Doppelbiegebalken aus me- tallischem Werkstoff mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt konzipiert ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the load cell (22) as a double bending beam from me- tallischem material is designed with preferably rectangular cross-section.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite der jeweiligen Wägezelle (22) die Umfassung nebst ihren zuordenbaren Komponenten für die Aufnahme des Hydrospeichers (10) angeordnet ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the upper side of the respective load cell (22), the enclosure is arranged together with their assignable components for receiving the hydraulic accumulator (10).
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (18) als Aufnahmering (28) ausgebildet ist, in dessen Öffnung die Bodenseite des Hydrospeichers (10) zumindest teilweise bei gleichzeitiger Auflage eingreift und dass der Aufnahmering (28) sich auf mindestens drei voneinander beabstande- ten Messsäulen (34) abstützt, die auf drei jeweils zuordenbaren Wägezellen (22) aufgeständert sind, die bodenseitig sich an einem Anlagering (32) abstützen, der mit den Wägezellen (22) fest verbunden ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the receptacle (18) is designed as a receiving ring (28), in the opening of the bottom side of the hydraulic accumulator (10) at least partially engages with simultaneous support and that the receiving ring (28) is at least three spaced apart measuring columns (34) is supported, which are elevated to three each assignable load cells (22), the bottom supported on an abutment ring (32) which is fixedly connected to the load cells (22).
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Aufnahmering (28) derart eine Durchgriffsöffnung umfasst, dass eine flüssigkeitsführende Leitung an den Druckbehälter des Hydrospeichers (10) auf dessen Flüssigkeitsseite anschließbar ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the respective receiving ring (28) such a through-opening comprises that a liquid-carrying line to the pressure vessel of the hydraulic accumulator (10) is connectable to the liquid side.
Verfahren zum Durchführen einer Gewichtsmessung bei einem Hyd- rospeicher zum Feststellen der jeweils vorhandenen Gasvorratsmenge auf der Gasseite des Hydrospeichers (10) bei dem ausgehend von einem Referenzwert für die Gasvorratsmenge festgestellt wird, wie sich diese verringert, wenn bei einem vorgebbaren Betriebszustand des Hydrospeichers (10) sich die Flüssigkeitsmenge auf der Flüssigkeitsseite des Hydrospeichers (10) erhöht. Method for carrying out a weight measurement in a hydraulic accumulator for determining the respective existing gas supply quantity on the gas side of the hydraulic accumulator (10) is determined starting from a reference value for the gas supply amount, as this is reduced, if at a predetermined operating state of the hydraulic accumulator (10 ) increases the amount of liquid on the liquid side of the hydraulic accumulator (10).
10. Verfahren zum Durchführen einer Kolbenpositionsbestimmung bei einem Kolbenspeicher (12) mittels einer Gewichtsmessung zum Fest- stellen der jeweils eingenommenen Kolbenposition, wobei ausgehend von einem Referenzwert für eine vorgegebene Kolbenposition festgestellt wird, wie sich diese ändert, wenn bei einem vorgebbaren Betriebszustand des Kolbenspeichers (12) sich die Gasmenge auf der Gasseite verringert und sich die Flüssigkeitsmenge auf der Flüssigkeitsseite des Kolbenspeichers (12) erhöht. 10. A method for performing a piston position determination in a piston accumulator (12) by means of a weight measurement for solid Set the respectively assumed piston position, which is determined starting from a reference value for a given piston position, how this changes when at a predetermined operating state of the piston accumulator (12), the gas quantity decreases on the gas side and the liquid quantity on the liquid side of the piston accumulator ( 12) increased.
PCT/EP2017/001042 2016-10-14 2017-09-04 Device and method for determining the weight of a hydraulic accumulator WO2018068877A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019520001A JP6770190B2 (en) 2016-10-14 2017-09-04 Equipment and methods for measuring the weight of hydraulic accumulators
EP17761189.4A EP3526557B1 (en) 2016-10-14 2017-09-04 Device and method for determining the weight of a hydraulic accumulator
US16/341,101 US10982992B2 (en) 2016-10-14 2017-09-04 Device and method for determining the weight of a hydraulic accumulator

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016012621.3A DE102016012621A1 (en) 2016-10-14 2016-10-14 Apparatus and method for determining the weight of a hydraulic accumulator
DE102016012621.3 2016-10-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2018068877A1 true WO2018068877A1 (en) 2018-04-19
WO2018068877A8 WO2018068877A8 (en) 2019-05-31

Family

ID=59761917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/001042 WO2018068877A1 (en) 2016-10-14 2017-09-04 Device and method for determining the weight of a hydraulic accumulator

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10982992B2 (en)
EP (1) EP3526557B1 (en)
JP (1) JP6770190B2 (en)
DE (1) DE102016012621A1 (en)
WO (1) WO2018068877A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4063605A (en) * 1976-10-12 1977-12-20 Sperry Rand Corporation Fluid power transmission system
DE4227657A1 (en) 1992-08-21 1994-02-24 Hydac Technology Gmbh Ultrasonic test facility for gas pressure accumulators
DE4320383C2 (en) 1993-06-19 1996-09-05 Hydac Technology Gmbh Device for measuring the actual gas prestressing pressure in a hydropneumatic accumulator

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH658118A5 (en) * 1982-03-15 1986-10-15 Apaco App Ag EXPANSION DEVICE FOR THE WORKING FLUID OF A HEATING OR COOLING SYSTEM.
DE4320333C2 (en) * 1993-06-21 2002-11-14 Jens Pannenborg Method and device for securing system pressures in a closed water cycle
DE4427645C2 (en) * 1994-08-04 1996-11-28 Thienelt Martina Margot Method and device for monitoring the pressure in expansion vessels
DE19921389A1 (en) * 1999-05-10 2000-11-23 Jens Pannenborg Method for monitoring and regulating water level and header pressure in membrane expansion tanks for boilers has a balancing crosspiece fitted on an axle fastened in brackets and a spring to determine maximum possible load.
US6504114B1 (en) * 2000-08-22 2003-01-07 Flintec, Inc. Double bending beam load cell
US6742534B2 (en) * 2002-05-30 2004-06-01 Richard John Hogsden Method of damping surges in a liquid system
US9366563B2 (en) * 2013-09-05 2016-06-14 Mitchell W. Michaluk, III Scale assembly for providing improved accuracy during metering of fluid from a liquid or gas delivery tank
ES2888099T3 (en) * 2013-09-13 2021-12-30 Air Prod & Chem Method and apparatus for monitoring the available resources of a gas cylinder
CA2931609A1 (en) * 2013-12-04 2015-06-11 Pocared Diagnostics Ltd. Filter arrangement with slider valve and method for using the same
CN204190032U (en) 2014-10-10 2015-03-04 王安 A kind of pin mounting structure of plug
GB201501604D0 (en) * 2015-01-30 2015-03-18 Aes Eng Ltd Fluid level in pressure vessel
US9776152B2 (en) * 2015-02-09 2017-10-03 Johnson Matthey Process Technologies, Inc. Addition system
DE202015002465U1 (en) * 2015-04-02 2015-05-06 Fidica Gmbh & Co. Kg Transport trolley for rinsing solutions or ultrapure water

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4063605A (en) * 1976-10-12 1977-12-20 Sperry Rand Corporation Fluid power transmission system
DE4227657A1 (en) 1992-08-21 1994-02-24 Hydac Technology Gmbh Ultrasonic test facility for gas pressure accumulators
DE4320383C2 (en) 1993-06-19 1996-09-05 Hydac Technology Gmbh Device for measuring the actual gas prestressing pressure in a hydropneumatic accumulator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016012621A1 (en) 2018-04-19
EP3526557B1 (en) 2023-06-07
US20200182683A1 (en) 2020-06-11
EP3526557A1 (en) 2019-08-21
JP2019535019A (en) 2019-12-05
EP3526557C0 (en) 2023-06-07
WO2018068877A8 (en) 2019-05-31
US10982992B2 (en) 2021-04-20
JP6770190B2 (en) 2020-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005052640B3 (en) Method for on line monitoring of pre-fill pressure of hydraulic accumulator, involves determination of difference volume, pressure values and pre-fill pressure which is calculated during fluid withdrawal of accumulator volume
WO2013026507A1 (en) Method for testing the integrity of a hydrophobic, porous diaphragm filter
EP3746762A1 (en) Test apparatus and method for testing a load change
EP1881316A2 (en) Method and device for determining the density of a fluid
EP0585280B1 (en) Method of measuring the pressure of a gas in a gas accumulator, and a device for carrying out the method
EP3752764A1 (en) Device for filling gas holders
EP3526557B1 (en) Device and method for determining the weight of a hydraulic accumulator
DE1062031B (en) Hydraulically working force measuring device and hydraulic rods to it
DE102011002900A1 (en) Pressure Transmitter
DE3210239C2 (en)
DE2904844C3 (en) Pressure measuring device for measuring and monitoring concrete stresses
EP3181984A1 (en) Device and method for measuring a hydrogen amount
DE4118502C2 (en) Method and device for dosing gases
DE102019117859A1 (en) Method and measuring device for leak testing of water pipes
DE3229721C2 (en)
EP2087334A1 (en) Pressure sensor with integrated test device and method for testing such a sensor
DE901912C (en) High pressure tank for oil cable systems
DE2245577C2 (en) Leak rate measuring device for closed rooms
DE862684C (en) Overpressure protection for diaphragm differential pressure meter
EP1321749A2 (en) Device to determine gas volume at atmospheric pressure
DE676443C (en) Device for correcting the temporal elastic aftereffects in measuring instruments
DE1490523C (en) A device for monitoring gas pressure cables that responds to pressure fluctuations
DE1960429A1 (en) Process for weighing the load of trucks and hydraulic scales for carrying out the process
CH635196A5 (en) Device having a pressure-measuring instrument and calibration means for calibrating the same, and method for operating the device
DE285327C (en)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17761189

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019520001

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017761189

Country of ref document: EP

Effective date: 20190514